Penentuan pekali stoikiometri dalam persamaan tindak balas redoks. Pekali stoikiometri Apakah maksud komposisi stoikiometri yang sama?

Pekali udara berlebihan dengan kaedah mengatur proses pembakaran ini harus sepadan dengan campuran kaya yang hampir dengan stoikiometrik. Dalam kes ini, ia akan menjadi sangat sukar untuk mengatur pembakaran campuran tanpa lemak yang cekap disebabkan oleh kelajuan perambatan hadapan nyalaan yang tidak cukup tinggi dengan kebarangkalian pengecilan sumber pencucuhan yang tinggi, ketidaksamaan kitaran pembakaran yang ketara dan, akhirnya, salah kebakaran. Oleh itu, arah ini boleh dipanggil pembakaran yang sangat perlahan bagi campuran gas-udara yang kaya.[...]

Pekali udara berlebihan (a) memberi kesan ketara kepada proses pembakaran dan komposisi komponen produk pembakaran. Jelas sekali, pada 1.0) ia boleh dikatakan tidak mempunyai kesan ke atas komposisi komponen gas serombong dan hanya membawa kepada penurunan kepekatan komponen akibat pencairan dengan udara yang tidak digunakan dalam proses pembakaran. [...]

Berdasarkan pekali stoikiometri tindak balas untuk penghasilan dialkyl chlorothiophosphate dan penyelesaian optimum untuk kriteria 2, kami mengenakan sekatan X3 = -0.26 (1.087 mol/mol).[...]

Ini memberikan nilai pekali stoikiometri untuk penggunaan polifosfat 1/us,p = g P/g COD(NAs).[...]

Dalam jadual Jadual 24.5 menunjukkan pekali hasil stoikiometri yang ditentukan dalam eksperimen yang dijalankan dalam reaktor kelompok berterusan dengan kultur tulen. Nilai-nilai ini berada dalam persetujuan yang agak baik walaupun dalam keadaan pertumbuhan mikrobiologi yang berbeza.[...]

Daripada ungkapan (3.36) kita dapati pekali stoikiometrik “sat.p = 0.05 g P/g COD(NAs).[...]

[ ...]

Daripada contoh 3.2, anda boleh mencari pekali stoikiometri persamaan untuk penyingkiran asid asetik: 1 mol HAc (60 g HAc) memerlukan 0.9 mol 02 dan 0.9 32 = 29 g 02.[...]

Dalam formula ini, bahan permulaan pertama dimasukkan dalam semua persamaan stoikiometri dan pekali stoikiometrinya di dalamnya ialah V/, = -1. Untuk bahan ini, darjah penukaran lu dalam setiap persamaan stoikiometri diberikan (terdapat K secara keseluruhan). Dalam persamaan (3.14) dan (3.15), diandaikan bahawa komponen ke-3, hasil darab yang selektiviti dan hasil ditentukan, dibentuk hanya dalam persamaan stoikiometri pertama (kemudian E/ = x(). Kuantiti komponen dalam formula ini diukur dalam tahi lalat (nama LO, seperti yang diterima secara tradisi dalam sains kimia. [...]

Apabila merangka persamaan redoks, pekali stoikiometri didapati berdasarkan pengoksidaan unsur sebelum dan selepas tindak balas. Pengoksidaan unsur dalam sebatian ditentukan oleh bilangan elektron yang dibelanjakan oleh atom pada pembentukan ikatan polar dan ion, dan tanda pengoksidaan ditentukan oleh arah anjakan pasangan elektron ikatan. Sebagai contoh, pengoksidaan ion natrium dalam sebatian NaCl ialah +1, dan pengoksidaan klorin ialah -I.[...]

Adalah lebih mudah untuk mewakili stoikiometri tindak balas mikrobiologi menggunakan persamaan keseimbangan stoikiometri dan bukannya dalam bentuk jadual nilai pekali hasil. Penerangan sedemikian tentang komposisi komponen sel mikrobiologi memerlukan penggunaan formula empirik. Formula bahan sel C5H702N telah ditubuhkan secara eksperimen, yang sering digunakan dalam penyediaan persamaan stoikiometrik.[...]

Dalam jadual 3.6 membentangkan nilai tipikal pemalar kinetik dan lain-lain, serta pekali stoikiometri untuk proses aerobik rawatan air sisa bandar. Perlu diingatkan bahawa terdapat korelasi tertentu antara pemalar individu, jadi perlu menggunakan set pemalar dari satu sumber, dan bukannya memilih pemalar individu daripada sumber yang berbeza. Dalam jadual 3.7 menunjukkan korelasi yang serupa.[...]

Kaedah ini diseragamkan dengan jumlah iodin yang diketahui, ditukar kepada ozon, berdasarkan pekali stoikiometrik bersamaan dengan perpaduan (1 mol ozon membebaskan 1 mol iodin). Pekali ini disokong oleh hasil beberapa kajian, berdasarkan mana stoikiometri tindak balas ozon dengan olefin telah ditubuhkan. Dengan pekali yang berbeza, keputusan ini sukar untuk dijelaskan. Bagaimanapun, hasil kerja mendapati pekali yang ditetapkan ialah 1.5. Ini selaras dengan data yang mengikutnya pekali stoikiometri yang sama dengan perpaduan diperoleh pada pH 9, dan dalam persekitaran berasid dengan ketara lebih banyak iodin dibebaskan daripada yang neutral dan beralkali.[...]

Ujian telah dijalankan pada beban penuh dan kelajuan aci engkol malar 1,500 min1. Pekali udara berlebihan berubah dalam julat 0.8 [...]

Proses bahan dalam alam semula jadi, kitaran unsur biogenik dikaitkan dengan aliran tenaga dengan pekali stoikiometri yang berbeza-beza dalam organisma yang paling pelbagai hanya dalam satu urutan magnitud. Selain itu, disebabkan oleh kecekapan pemangkinan yang tinggi, penggunaan tenaga untuk sintesis bahan baru dalam organisma adalah jauh lebih rendah daripada analog teknikal proses ini.[...]

Pengukuran ciri-ciri enjin dan pelepasan berbahaya untuk semua kebuk pembakaran telah dijalankan dalam pelbagai perubahan dalam nisbah udara berlebihan daripada nilai stoikiometri kepada campuran yang sangat kurus. Dalam Rajah. 56 dan 57 menunjukkan keputusan utama bergantung pada a, diperoleh pada kelajuan putaran 2,000 min dan injap pendikit terbuka sepenuhnya. Nilai sudut pemasaan pencucuhan dipilih daripada keadaan memperoleh tork maksimum.[...]

Proses biologi penyingkiran fosforus adalah kompleks, jadi sudah tentu pendekatan yang kami gunakan sangat dipermudahkan. Dalam jadual Rajah 8.1 membentangkan satu set pekali stoikiometrik yang menerangkan proses yang berlaku dengan penyertaan FAO. Jadual itu kelihatan rumit, tetapi pemudahan telah dibuat di dalamnya.[...]

Dalam salah satu karya terkini, telah diterima bahawa 1 mol N02 memberikan 0.72 g ion N07. Menurut data yang disediakan oleh Pertubuhan Standardisasi Antarabangsa, pekali stoikiometri bergantung pada komposisi reagen jenis Griess. Enam varian reagen ini dicadangkan, berbeza dalam komposisi komponennya, dan ditunjukkan bahawa kecekapan penyerapan untuk semua jenis penyelesaian penyerapan ialah 90%, dan pekali stoikiometrik, dengan mengambil kira kecekapan penyerapan, berbeza dari 0.8 hingga 1. Mengurangkan jumlah NEDA dan menggantikan asid sulfanilik dengan sulfanilamide (streptocide putih) memberikan nilai pekali ini yang lebih tinggi. Pengarang karya menjelaskan ini dengan kehilangan HN02 akibat pembentukan NO semasa tindak balas sampingan.[...]

Apabila mereka bentuk kemudahan rawatan air sisa biokimia dan menganalisis operasinya, parameter reka bentuk berikut biasanya digunakan: kadar pengoksidaan biologi, pekali stoikiometri untuk penerima elektron, kadar pertumbuhan dan sifat fizikal biojisim enap cemar teraktif. Kajian tentang perubahan kimia berkaitan dengan transformasi biologi yang berlaku dalam bioreaktor memungkinkan untuk mendapatkan pemahaman yang cukup lengkap tentang operasi struktur. Bagi sistem anaerobik, yang termasuk penapis anaerobik, maklumat sedemikian diperlukan untuk memastikan nilai pH persekitaran optimum, yang merupakan faktor utama dalam operasi normal kemudahan rawatan. Dalam sesetengah sistem aerobik, seperti sistem di mana nitrifikasi berlaku, kawalan pH juga diperlukan untuk memastikan kadar pertumbuhan mikrob yang optimum. Bagi loji rawatan tertutup, yang mula diamalkan pada akhir 60-an, yang menggunakan oksigen tulen (tangki oksi), kajian interaksi kimia telah menjadi perlu bukan sahaja untuk peraturan pH, tetapi juga untuk pengiraan kejuruteraan peralatan saluran paip gas.[ ...]

Pemalar kadar penjelmaan pemangkin k dalam kes umum ialah, pada suhu tertentu, fungsi pemalar kadar tindak balas hadapan, belakang dan sisi, serta pekali resapan reagen awal dan hasil interaksinya. . Kadar proses pemangkin heterogen ditentukan, seperti yang dinyatakan di atas, oleh kadar relatif peringkat individunya dan dihadkan oleh yang paling perlahan daripadanya. Akibatnya, susunan tindak balas pemangkin hampir tidak pernah bertepatan dengan kemolekulan tindak balas yang sepadan dengan nisbah stoikiometri dalam persamaan tindak balas ini, dan ungkapan untuk mengira pemalar kadar transformasi pemangkin adalah khusus untuk peringkat dan keadaan tertentu. pelaksanaannya. [...]

Untuk mengawal tindak balas peneutralan, anda perlu mengetahui berapa banyak asid atau alkali yang perlu ditambah kepada larutan untuk mendapatkan nilai pH yang diperlukan. Untuk menyelesaikan masalah ini, kaedah penganggaran empirikal bagi pekali stoikiometri boleh digunakan, yang dijalankan menggunakan pentitratan.[...]

Komposisi keseimbangan produk pembakaran dalam ruang ditentukan oleh undang-undang tindakan jisim. Menurut undang-undang ini, kadar tindak balas kimia adalah berkadar terus dengan kepekatan reagen awal, setiap satunya diambil pada satu darjah yang sama dengan pekali stoikiometri yang bahan itu memasuki persamaan tindak balas kimia. Berdasarkan komposisi bahan api, kita boleh mengandaikan bahawa hasil pembakaran, sebagai contoh, bahan api roket cecair dalam kebuk akan terdiri daripada CO2, H20, CO, N0, OH, Li2, H2, N. H, O, untuk bahan api roket pepejal - dari A1203, N2, H2, HC1, CO, C02, H20 pada T = 1100...2200 K. [...]

Untuk membuktikan kemungkinan menggunakan pembakaran dua peringkat gas asli, kajian eksperimen telah dijalankan ke atas pengedaran suhu tempatan, kepekatan nitrogen oksida dan bahan mudah terbakar sepanjang panjang obor, bergantung kepada nisbah udara berlebihan yang dibekalkan melalui penunu. . Eksperimen telah dijalankan dengan membakar gas asli di dalam relau dandang PTVM-50, dilengkapi dengan penunu VTI vortex dengan penghantaran periferi jet gas ke dalam aliran udara melintang berputar. Telah ditetapkan bahawa pada ag O.bb proses kehabisan bahan api berakhir pada jarak 1ph/X>Out = 4.2, dan pada ag=1.10 - pada jarak bph10out = 3.6. Ini menunjukkan proses pembakaran yang dilanjutkan dalam keadaan yang berbeza dengan ketara daripada yang stoikiometrik.[...]

Matriks dipermudahkan parameter proses dengan enap cemar diaktifkan tanpa nitrifikasi dibentangkan dalam Jadual. 4.2. Diandaikan di sini bahawa tiga faktor utama menyumbang kepada proses penukaran: pertumbuhan biologi, degradasi dan hidrolisis. Kadar tindak balas ditunjukkan dalam lajur kanan, dan pekali yang ditunjukkan dalam jadual adalah stoikiometrik. Menggunakan data jadual, anda boleh menulis persamaan neraca jisim, sebagai contoh, untuk bahan organik yang mudah reput Be dalam reaktor pencampuran yang ideal. Ungkapan pengangkutan adalah jelas. Kami mendapati dua ungkapan yang menerangkan perubahan bahan dengan mendarabkan pekali stoikiometri daripada (dalam kes ini) lajur "komponen" dengan kadar tindak balas yang sepadan dari lajur kanan jadual. 4.2.[...]

Dalam Rajah. Rajah 50 menunjukkan perubahan kandungan Shx dalam produk pembakaran (g/kWh) bergantung kepada komposisi campuran dan pemasaan pencucuhan. Kerana Pembentukan NOx sebahagian besarnya bergantung pada suhu gas; dengan pencucuhan awal, pelepasan NOx meningkat. Pergantungan pembentukan 1 Yux pada pekali udara berlebihan adalah lebih kompleks, kerana terdapat dua faktor yang bertentangan. Pembentukan 1Ох bergantung kepada kepekatan oksigen dalam campuran dan suhu pembakaran. Bersandar campuran meningkatkan kepekatan oksigen, tetapi mengurangkan suhu pembakaran maksimum. Ini membawa kepada fakta bahawa kandungan maksimum dicapai apabila bekerja dengan campuran sedikit lebih miskin daripada yang stoikiometrik. Pada nilai yang sama bagi pekali udara berlebihan, kecekapan berkesan mempunyai maksimum.[...]

Dalam Rajah. Rajah 7.2 menunjukkan pergantungan eksperimen kepekatan metanol pada kepekatan NO3-N di alur keluar biofilter anjakan lengkap. Garisan yang menghubungkan titik eksperimen mencirikan taburan bahan sepanjang penapis pada nisbah Smc/Sn- yang berbeza. Kecerunan lengkung sepadan dengan nilai pekali stoikiometrik: 3.1 kg CH3OH/kg NO -N. [... ]

Hubungan yang menghubungkan kepekatan bahan bertindak balas dengan pemalar keseimbangan ialah ungkapan matematik undang-undang tindakan jisim, yang boleh dirumuskan seperti berikut: untuk tindak balas boleh balik yang diberikan dalam keadaan keseimbangan kimia, nisbah produk keseimbangan kepekatan hasil tindak balas kepada hasil kepekatan keseimbangan bahan permulaan pada suhu tertentu ialah nilai tetap, dan kepekatan setiap bahan mesti dinaikkan kepada kuasa pekali stoikiometrinya.[...]

Di Kesatuan Soviet, kaedah Polezhaev dan Girina digunakan untuk menentukan NO¡¡ di atmosfera. Kaedah ini menggunakan larutan KJ 8% untuk menangkap nitrogen dioksida. Penentuan ion nitrit dalam larutan yang terhasil dijalankan menggunakan reagen Griess-Ilosvay. Larutan kalium iodida adalah penyerap NO2 yang jauh lebih berkesan daripada larutan alkali. Dengan isipadunya (hanya 6 ml) dan kadar penghantaran udara (0.25 l/min), tidak lebih daripada 2% NO2 melalui peranti penyerapan dengan plat kaca berliang. Sampel yang diambil dipelihara dengan baik (kira-kira sebulan). Pekali stoikiometri untuk penyerapan NOa oleh larutan KJ ialah 0.75, dengan mengambil kira kejayaan. Menurut data kami, kaedah ini tidak mengganggu NO pada nisbah kepekatan NO:NOa 3:1.[...]

Kelemahan kaedah ini, yang digunakan secara meluas dalam amalan pemprosesan sisa suhu tinggi, adalah keperluan untuk menggunakan reagen alkali yang mahal (NaOH dan Na2CO3). Oleh itu, adalah mungkin untuk memenuhi keperluan banyak industri yang perlu meneutralkan kuantiti kecil sisa cecair dengan pelbagai komponen kimia dan sebarang kandungan sebatian organoklorin. Walau bagaimanapun, pembakaran pelarut yang mengandungi klorin harus didekati dengan berhati-hati, kerana dalam keadaan tertentu (1 > 1200°C, nisbah udara berlebihan > 1.5) gas ekzos mungkin mengandungi fosgen, karbon klooksida yang sangat toksik, atau asid karbonik klorida ( COC12). Kepekatan yang mengancam nyawa bahan ini ialah 450 mg setiap 1 m3 udara.[...]

Proses larut lesap atau luluhawa kimia bagi mineral yang jarang larut atau perkaitannya dicirikan oleh pembentukan fasa pepejal baru; keseimbangan antara mereka dan komponen terlarut dianalisis menggunakan gambar rajah fasa termodinamik. Kesukaran asas di sini biasanya timbul berkaitan dengan keperluan untuk menerangkan kinetik proses, tanpanya pertimbangan mereka sering tidak wajar. Model kinetik yang sepadan memerlukan pantulan interaksi kimia dalam bentuk eksplisit - melalui kepekatan separa bahan bertindak balas cx, dengan mengambil kira pekali stoikiometri V. tindak balas tertentu.

Salah satu konsep kimia yang paling penting yang menjadi asas pengiraan stoikiometri ialah kuantiti kimia sesuatu bahan. Jumlah beberapa bahan X dilambangkan dengan n(X). Unit ukuran bagi kuantiti bahan ialah tahi lalat.

Mol ialah jumlah bahan yang mengandungi 6.02 10 23 molekul, atom, ion atau unit struktur lain yang membentuk bahan itu.

Jisim satu mol bahan X dipanggil jisim molar M(X) bahan ini. Mengetahui jisim m(X) bagi sesetengah bahan X dan jisim molarnya, kita boleh mengira jumlah bahan ini menggunakan formula:

Nombor 6.02 10 23 dipanggil Nombor Avogadro(Na); dimensinya mol –1.

Dengan mendarabkan nombor Avogadro N a dengan jumlah bahan n(X), kita boleh mengira bilangan unit struktur, contohnya, molekul N(X) beberapa bahan X:

N(X) = N a · n(X) .

Dengan analogi dengan konsep jisim molar, konsep isipadu molar diperkenalkan: isipadu molar V m (X) bagi sesetengah bahan X ialah isipadu satu mol bahan ini. Mengetahui isipadu bahan V(X) dan isipadu molarnya, kita boleh mengira jumlah kimia bahan tersebut:

Dalam kimia, kita selalunya perlu berurusan dengan isipadu molar gas. Menurut hukum Avogadro, isipadu yang sama bagi mana-mana gas yang diambil pada suhu yang sama dan tekanan yang sama mengandungi bilangan molekul yang sama. Di bawah keadaan yang sama, 1 mol mana-mana gas menduduki isipadu yang sama. Dalam keadaan normal (norma) - suhu 0°C dan tekanan 1 atmosfera (101325 Pa) - isipadu ini ialah 22.4 liter. Oleh itu, di no. V m (gas) = ​​22.4 l/mol. Perlu ditekankan terutamanya bahawa nilai isipadu molar 22.4 l/mol digunakan hanya untuk gas.

Mengetahui jisim molar bahan dan nombor Avogadro membolehkan anda menyatakan jisim molekul sebarang bahan dalam gram. Di bawah ialah contoh pengiraan jisim molekul hidrogen.

1 mol gas hidrogen mengandungi 6.02·10 23 molekul H 2 dan mempunyai jisim 2 g (sejak M(H 2) = 2 g/mol). Oleh itu,

6.02·10 23 molekul H 2 mempunyai jisim 2 g;

1 molekul H 2 mempunyai jisim x g; x = 3.32·10 –24 g.

Konsep "mol" digunakan secara meluas untuk menjalankan pengiraan pada persamaan tindak balas kimia, kerana pekali stoikiometrik dalam persamaan tindak balas menunjukkan dalam nisbah molar bahan yang bertindak balas antara satu sama lain dan terbentuk sebagai hasil daripada tindak balas.

Sebagai contoh, persamaan tindak balas 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O mengandungi maklumat berikut: 4 mol ammonia bertindak balas tanpa lebihan atau kekurangan dengan 3 mol oksigen, mengakibatkan pembentukan 2 mol nitrogen dan 6 mol air.

Contoh 4.1 Kira jisim mendakan yang terbentuk semasa interaksi larutan yang mengandungi 70.2 g kalsium dihidrogen fosfat dan 68 g kalsium hidroksida. Apakah bahan yang akan kekal berlebihan? Apakah jisimnya?

3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O

Daripada persamaan tindak balas dapat dilihat bahawa 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 bertindak balas dengan 12 mol KOH. Mari kita hitung kuantiti bahan tindak balas yang diberikan mengikut keadaan masalah:

n(Ca(H 2 PO 4) 2) = m(Ca(H 2 PO 4) 2) / M(Ca(H 2 PO 4) 2) = 70.2 g: 234 g/mol = 0.3 mol ;

n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 g: 56 g/mol = 1.215 mol.

untuk 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 12 mol KOH diperlukan

untuk 0.3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 x mol KOH diperlukan

x = 1.2 mol - ini ialah jumlah KOH yang diperlukan untuk tindak balas berlaku tanpa lebihan atau kekurangan. Dan mengikut masalah, terdapat 1.215 mol KOH. Oleh itu, KOH adalah berlebihan; jumlah KOH yang tinggal selepas tindak balas:

n(KOH) = 1.215 mol – 1.2 mol = 0.015 mol;

jisimnya m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0.015 mol × 56 g/mol = 0.84 g.

Pengiraan hasil tindak balas yang terhasil (mendakan Ca 3 (PO 4) 2) hendaklah dijalankan menggunakan bahan yang kekurangan bekalan (dalam kes ini, Ca(H 2 PO 4) 2), kerana bahan ini akan bertindak balas sepenuhnya . Daripada persamaan tindak balas adalah jelas bahawa bilangan mol Ca 3 (PO 4) 2 yang terbentuk adalah 3 kali kurang daripada bilangan mol Ca(H 2 PO 4) 2 yang bertindak balas:

n(Ca 3 (PO 4) 2) = 0.3 mol: 3 = 0.1 mol.

Oleh itu, m(Ca 3 (PO 4) 2) = n(Ca 3 (PO 4) 2) × M(Ca 3 (PO 4) 2) = 0.1 mol × 310 g/mol = 31 g.

Tugasan No. 5

a) Kira kuantiti kimia bahan bertindak balas yang diberikan dalam Jadual 5 (isipadu bahan gas diberi dalam keadaan biasa);

b) susun pekali dalam skema tindak balas yang diberikan dan, menggunakan persamaan tindak balas, tentukan bahan mana yang berlebihan dan yang mana kekurangan;

c) cari jumlah kimia hasil tindak balas yang ditunjukkan dalam Jadual 5;

d) hitung jisim atau isipadu (lihat Jadual 5) hasil tindak balas ini.

Jadual 5 – Syarat tugasan No. 5

Sambungan jadual 5

KEPEKATAN PENYELESAIAN

Sebagai sebahagian daripada kursus kimia am, pelajar mempelajari 2 cara menyatakan kepekatan larutan - pecahan jisim dan kepekatan molar.

Pecahan jisim zat terlarut X dikira sebagai nisbah jisim bahan ini kepada jisim larutan:

,

dengan ω(X) ialah pecahan jisim bahan terlarut X;

m(X) – jisim bahan terlarut X;

m larutan – jisim larutan.

Pecahan jisim bahan, dikira menggunakan formula di atas, ialah kuantiti tanpa dimensi yang dinyatakan dalam pecahan unit (0< ω(X) < 1).

Pecahan jisim boleh dinyatakan bukan sahaja dalam pecahan unit, tetapi juga sebagai peratusan. Dalam kes ini, formula pengiraan kelihatan seperti:

Pecahan jisim yang dinyatakan sebagai peratusan sering dipanggil peratus kepekatan . Jelas sekali peratusan kepekatan zat terlarut ialah 0%< ω(X) < 100%.

Peratusan kepekatan menunjukkan berapa banyak bahagian mengikut jisim zat terlarut terkandung dalam 100 bahagian mengikut jisim larutan. Jika kita memilih gram sebagai unit jisim, maka takrifan ini juga boleh ditulis seperti berikut: peratusan kepekatan menunjukkan berapa gram zat terlarut yang terkandung dalam 100 gram larutan.

Adalah jelas bahawa, sebagai contoh, larutan 30% sepadan dengan pecahan jisim bahan terlarut bersamaan dengan 0.3.

Cara lain untuk menyatakan kandungan zat terlarut suatu larutan ialah kepekatan molar (molariti).

Kepekatan molar bahan, atau kemolaran larutan, menunjukkan berapa mol bahan terlarut terkandung dalam 1 liter (1 dm3) larutan

di mana C(X) ialah kepekatan molar bahan terlarut X (mol/l);

n(X) – jumlah kimia bahan terlarut X (mol);

Larutan V – isipadu larutan (l).

Contoh 5.1 Kira kepekatan molar H 3 PO 4 dalam larutan jika diketahui bahawa pecahan jisim H 3 PO 4 ialah 60% dan ketumpatan larutan ialah 1.43 g/ml.

Mengikut definisi peratusan kepekatan

100 g larutan mengandungi 60 g asid fosforik.

n(H 3 PO 4) = m(H 3 PO 4) : M(H 3 PO 4) = 60 g: 98 g/mol = 0.612 mol;

V larutan = m larutan: ρ larutan = 100 g: 1.43 g/cm 3 = 69.93 cm 3 = 0.0699 l;

C(H 3 PO 4) = n(H 3 PO 4) : V larutan = 0.612 mol: 0.0699 l = 8.755 mol/l.

Contoh 5.2 Terdapat larutan 0.5 M H 2 SO 4. Apakah pecahan jisim asid sulfurik dalam larutan ini? Ambil ketumpatan larutan sama dengan 1 g/ml.

Mengikut definisi kepekatan molar

1 liter larutan mengandungi 0.5 mol H 2 SO 4

(entri “0.5 M larutan” bermakna C(H 2 SO 4) = 0.5 mol/l).

m larutan = larutan V × larutan ρ = 1000 ml × 1 g/ml = 1000 g;

m(H 2 SO 4) = n(H 2 SO 4) × M(H 2 SO 4) = 0.5 mol × 98 g/mol = 49 g;

ω(H 2 SO 4) = m(H 2 SO 4) : m larutan = 49 g: 1000 g = 0.049 (4.9%).

Contoh 5.3 Apakah isipadu air dan 96% larutan H 2 SO 4 dengan ketumpatan 1.84 g/ml mesti diambil untuk menyediakan 2 liter larutan 60% H 2 SO 4 dengan ketumpatan 1.5 g/ml.

Apabila menyelesaikan masalah penyediaan larutan cair daripada larutan pekat, perlu diambil kira bahawa larutan asal (pekat), air dan larutan yang terhasil (dicairkan) mempunyai ketumpatan yang berbeza. Dalam kes ini, perlu diingat bahawa V daripada larutan asal + V air ≠ V daripada larutan yang terhasil,

kerana semasa mencampurkan larutan pekat dan air, perubahan (kenaikan atau penurunan) dalam isipadu keseluruhan sistem berlaku.

Menyelesaikan masalah sedemikian mesti bermula dengan mengetahui parameter larutan cair (iaitu, penyelesaian yang perlu disediakan): jisimnya, jisim bahan terlarut, dan, jika perlu, jumlah bahan terlarut.

M larutan 60% = V larutan 60% ∙ ρ larutan 60% = 2000 ml × 1.5 g/ml = 3000 g.

m(H 2 SO 4) dalam larutan 60% = m larutan 60% w(H 2 SO 4) dalam larutan 60% = 3000 g 0.6 = 1800 g.

Jisim asid sulfurik tulen dalam larutan yang disediakan hendaklah sama dengan jisim asid sulfurik dalam bahagian larutan 96% yang mesti diambil untuk menyediakan larutan cair. Oleh itu,

m(H 2 SO 4) dalam larutan 60% = m(H 2 SO 4) dalam larutan 96% = 1800 g.

m larutan 96% = m (H 2 SO 4) dalam larutan 96%: w(H 2 SO 4) dalam larutan 96% = 1800 g: 0.96 = 1875 g.

m (H 2 O) = m larutan 40% – m larutan 96% = 3000 g – 1875 g = 1125 g.

V 96% larutan = m 96% larutan: ρ 96% larutan = 1875 g: 1.84 g/ml = 1019 ml » 1.02 l.

V air = m air: ρ air = 1125g: 1 g/ml = 1125 ml = 1.125 l.

Contoh 5.4 Campurkan 100 ml larutan 0.1 M CuCl 2 dan 150 ml larutan 0.2 M Cu(NO 3) 2. Kira kepekatan molar Cu 2+, Cl – dan NO 3 – ion dalam larutan yang terhasil.

Apabila menyelesaikan masalah yang sama dalam mencampurkan larutan cair, adalah penting untuk memahami bahawa larutan cair mempunyai lebih kurang ketumpatan yang sama, lebih kurang sama dengan ketumpatan air. Apabila ia dicampur, jumlah isipadu sistem secara praktikalnya tidak berubah: V 1 larutan cair + V 2 larutan cair +..." V larutan yang terhasil.

Dalam penyelesaian pertama:

n(CuCl 2) = C(CuCl 2) V larutan CuCl 2 = 0.1 mol/l × 0.1 l = 0.01 mol;

CuCl 2 – elektrolit kuat: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl – ;

Oleh itu n(Cu 2+) = n(CuCl 2) = 0.01 mol; n(Cl –) = 2 × 0.01 = 0.02 mol.

Dalam penyelesaian kedua:

n(Cu(NO 3) 2) = C(Cu(NO 3) 2) × V larutan Cu(NO 3) 2 = 0.2 mol/l × 0.15 l = 0.03 mol;

Cu(NO 3) 2 – elektrolit kuat: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 –;

Oleh itu n(Cu 2+) = n(Cu(NO 3) 2) = 0.03 mol; n(NO 3 –) = 2×0.03 = 0.06 mol.

Selepas mencampurkan penyelesaian:

n(Cu 2+) jumlah. = 0.01 mol + 0.03 mol = 0.04 mol;

V jumlah » V larutan CuCl 2 + V larutan Cu(NO 3) 2 = 0.1 l + 0.15 l = 0.25 l;

C(Cu 2+) = n(Cu 2+): V jumlah. = 0.04 mol: 0.25 l = 0.16 mol/l;

C(Cl –) = n(Cl –): Vtot. = 0.02 mol: 0.25 l = 0.08 mol/l;

C(NO 3 –) = n(NO 3 –): Vtot. = 0.06 mol: 0.25 l = 0.24 mol/l.

Contoh 5.5 684 mg aluminium sulfat dan 1 ml larutan asid sulfurik 9.8% dengan ketumpatan 1.1 g/ml telah ditambah ke dalam kelalang. Campuran yang terhasil dibubarkan dalam air; Isipadu larutan dibawa kepada 500 ml dengan air. Kira kepekatan molar bagi ion H +, Al 3+ SO 4 2– dalam larutan yang terhasil.

Mari kita hitung jumlah bahan terlarut:

n(Al 2 (SO 4) 3)=m(Al 2 (SO 4) 3) : M(Al 2 (SO 4) 3)=0.684 g: 342 g mol=0.002 mol;

Al 2 (SO 4) 3 – elektrolit kuat: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2– ;

Oleh itu n(Al 3+)=2×0.002 mol=0.004 mol; n(SO 4 2–)=3×0.002 mol=0.006 mol.

m larutan H 2 SO 4 = V larutan H 2 SO 4 × ρ larutan H 2 SO 4 = 1 ml × 1.1 g/ml = 1.1 g;

m(H 2 SO 4) = m larutan H 2 SO 4 × w(H 2 SO 4) = 1.1 g 0.098 = 0.1078 g.

n(H 2 SO 4) = m(H 2 SO 4) : M(H 2 SO 4) = 0.1078 g: 98 g/mol = 0.0011 mol;

H 2 SO 4 ialah elektrolit kuat: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2– .

Oleh itu, n(SO 4 2–) = n(H 2 SO 4) = 0.0011 mol; n(H+) = 2 × 0.0011 = 0.0022 mol.

Mengikut keadaan masalah, isipadu larutan yang terhasil ialah 500 ml (0.5 l).

n(SO 4 2–) tot. = 0.006 mol + 0.0011 mol = 0.0071 mol.

C(Al 3+) = n(Al 3+): V larutan = 0.004 mol: 0.5 l = 0.008 mol/l;

C(H +) = n(H +): V larutan = 0.0022 mol: 0.5 l = 0.0044 mol/l;

С(SO 4 2–) = n(SO 4 2–) jumlah. : V larutan = 0.0071 mol: 0.5 l = 0.0142 mol/l.

Contoh 5.6 Berapakah jisim besi sulfat (FeSO 4 ·7H 2 O) dan berapa isipadu air yang mesti diambil untuk menyediakan 3 liter larutan 10% besi (II) sulfat. Ambil ketumpatan larutan menjadi 1.1 g/ml.

Jisim larutan yang perlu disediakan ialah:

m larutan = larutan V ∙ ρ larutan = 3000 ml ∙ 1.1 g/ml = 3300 g.

Jisim besi tulen (II) sulfat dalam larutan ini ialah:

m(FeSO 4) = m larutan × w(FeSO 4) = 3300 g × 0.1 = 330 g.

Jisim FeSO 4 kontang yang sama harus terkandung dalam jumlah hidrat kristal yang mesti diambil untuk menyediakan larutan. Daripada perbandingan jisim molar M(FeSO 4 7H 2 O) = 278 g/mol dan M(FeSO 4) = 152 g/mol,

kita mendapat perkadaran:

278 g FeSO 4 ·7H 2 O mengandungi 152 g FeSO 4;

x g FeSO 4 ·7H 2 O mengandungi 330 g FeSO 4 ;

x = (278·330): 152 = 603.6 g.

m air = m larutan – m besi sulfat = 3300 g – 603.6 g = 2696.4 g.

Kerana ketumpatan air ialah 1 g/ml, maka isipadu air yang mesti diambil untuk menyediakan larutan adalah sama dengan: V air = m air: ρ air = 2696.4 g: 1 g/ml = 2696.4 ml.

Contoh 5.7 Apakah jisim garam Glauber (Na 2 SO 4 ·10H 2 O) mesti dilarutkan dalam 500 ml larutan natrium sulfat 10% (ketumpatan larutan 1.1 g/ml) untuk mendapatkan larutan Na 2 SO 4 15%?

Biarkan x gram garam Glauber Na 2 SO 4 10H 2 O diperlukan. Maka jisim larutan yang terhasil adalah sama dengan:

m larutan 15% = m larutan asal (10%) + m garam Glauber = 550 + x (g);

m larutan asal (10%) = V larutan 10% × ρ larutan 10% = 500 ml × 1.1 g/ml = 550 g;

m(Na 2 SO 4) dalam larutan asal (10%) = m 10% larutan a · w(Na 2 SO 4) = 550 g · 0.1 = 55 g.

Mari kita ungkapkan melalui x jisim Na 2 SO 4 tulen yang terkandung dalam x gram Na 2 SO 4 10H 2 O.

M(Na 2 SO 4 ·10H 2 O) = 322 g/mol; M(Na 2 SO 4) = 142 g/mol; oleh itu:

322 g Na 2 SO 4 ·10H 2 O mengandungi 142 g Na 2 SO 4 kontang;

x g Na 2 SO 4 ·10H 2 O mengandungi m g Na 2 SO 4 kontang.

m(Na 2 SO 4) = 142 x: 322 = 0.441 x x.

Jumlah jisim natrium sulfat dalam larutan yang terhasil akan sama dengan:

m(Na 2 SO 4) dalam larutan 15% = 55 + 0.441 × x (g).

Dalam penyelesaian yang terhasil: = 0,15

, dari mana x = 94.5 g.

Tugasan No. 6

Jadual 6 – Syarat tugasan No. 6

Sambungan jadual 6

Sambungan jadual 6

KESEIMBANGAN KIMIA

Semua tindak balas kimia boleh dibahagikan kepada 2 kumpulan: tindak balas tidak boleh balik, i.e. meneruskan sehingga sekurang-kurangnya satu daripada bahan bertindak balas dimakan sepenuhnya, dan tindak balas boleh balik, di mana tiada bahan bertindak balas dimakan sepenuhnya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tindak balas boleh balik boleh berlaku dalam kedua-dua arah ke hadapan dan sebaliknya. Contoh klasik tindak balas boleh balik ialah sintesis ammonia daripada nitrogen dan hidrogen:

N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3 .

Pada saat tindak balas bermula, kepekatan bahan permulaan dalam sistem adalah maksimum; pada masa ini kelajuan tindak balas hadapan juga maksimum. Pada masa tindak balas bermula, masih tiada produk tindak balas dalam sistem (dalam contoh ini, ammonia), oleh itu, kadar tindak balas terbalik adalah sifar. Apabila bahan permulaan berinteraksi antara satu sama lain, kepekatannya berkurangan, oleh itu, kadar tindak balas langsung berkurangan. Kepekatan produk tindak balas secara beransur-ansur meningkat, oleh itu, kadar tindak balas terbalik juga meningkat. Selepas beberapa lama, kadar tindak balas hadapan menjadi sama dengan kadar tindak balas songsang. Keadaan sistem ini dipanggil keadaan keseimbangan kimia. Kepekatan bahan dalam sistem dalam keadaan keseimbangan kimia dipanggil kepekatan keseimbangan. Ciri kuantitatif sistem dalam keadaan keseimbangan kimia ialah pemalar keseimbangan.

Untuk sebarang tindak balas boleh balik a A + b B+ ... ⇆ p P + q Q + ... ungkapan pemalar keseimbangan kimia (K) ditulis sebagai pecahan, pengangkanya mengandungi kepekatan keseimbangan hasil tindak balas. , dan penyebutnya mengandungi kepekatan keseimbangan bahan permulaan, Selain itu, kepekatan setiap bahan mesti dinaikkan kepada kuasa yang sama dengan pekali stoikiometri dalam persamaan tindak balas.

Contohnya, untuk tindak balas N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.

Perlu diingat bahawa ungkapan untuk pemalar keseimbangan termasuk kepekatan keseimbangan hanya bahan atau bahan gas dalam keadaan terlarut . Kepekatan pepejal diandaikan malar dan tidak termasuk dalam ungkapan pemalar keseimbangan.

CO 2 (gas) + C (pepejal) ⇆ 2CO (gas)

CH 3 COOH (larutan) ⇆ CH 3 COO – (larutan) + H + (larutan)

Ba 3 (PO 4) 2 (pepejal) ⇆ 3 Ba 2+ (larutan tepu) + 2 PO 4 3– (larutan tepu) K=C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)

Terdapat dua jenis masalah terpenting yang berkaitan dengan pengiraan parameter sistem keseimbangan:

1) kepekatan awal bahan permulaan diketahui; daripada keadaan masalah seseorang boleh mencari kepekatan bahan yang telah bertindak balas (atau terbentuk) pada masa keseimbangan berlaku; masalah memerlukan pengiraan kepekatan keseimbangan semua bahan dan nilai berangka pemalar keseimbangan;

2) kepekatan awal bahan permulaan dan pemalar keseimbangan diketahui. Keadaan ini tidak mengandungi data tentang kepekatan bahan yang bertindak balas atau terbentuk. Ia diperlukan untuk mengira kepekatan keseimbangan semua peserta tindak balas.

Untuk menyelesaikan masalah sedemikian, adalah perlu untuk memahami bahawa kepekatan keseimbangan mana-mana asal bahan boleh didapati dengan menolak kepekatan bahan bertindak balas daripada kepekatan awal:

Keseimbangan C = awal C – C bahan yang bertindak balas.

Kepekatan keseimbangan hasil tindak balas sama dengan kepekatan produk yang terbentuk pada masa keseimbangan:

C keseimbangan = C hasil darab yang terbentuk.

Oleh itu, untuk mengira parameter sistem keseimbangan, adalah sangat penting untuk dapat menentukan berapa banyak bahan permulaan bertindak balas pada masa keseimbangan dan berapa banyak hasil tindak balas yang terbentuk. Untuk menentukan jumlah (atau kepekatan) bahan yang bertindak balas dan terbentuk, pengiraan stoikiometri dijalankan menggunakan persamaan tindak balas.

Contoh 6.1 Kepekatan awal nitrogen dan hidrogen dalam sistem keseimbangan N 2 + 3H 2 ⇆ 2 NH 3 masing-masing ialah 3 mol/l dan 4 mol/l. Pada masa keseimbangan kimia berlaku, 70% daripada jumlah asal hidrogen kekal dalam sistem. Tentukan pemalar keseimbangan bagi tindak balas ini.

Daripada keadaan masalah, ia mengikuti bahawa pada masa keseimbangan berlaku, 30% hidrogen telah bertindak balas (masalah jenis 1):

4 mol/l H 2 – 100%

x mol/l H 2 – 30%

x = 1.2 mol/l = C bertindak balas. (H2)

Seperti yang dapat dilihat daripada persamaan tindak balas, 3 kali lebih sedikit nitrogen sepatutnya masuk ke dalam tindak balas daripada hidrogen, i.e. Dengan proreak. (N 2) = 1.2 mol/l: 3 = 0.4 mol/l. Ammonia terbentuk 2 kali lebih banyak daripada nitrogen yang bertindak balas:

Daripada imej. (NH 3) = 2 × 0.4 mol/l = 0.8 mol/l

Kepekatan keseimbangan semua peserta tindak balas adalah seperti berikut:

Dengan sama rata (H 2)= C mula (H 2) - C bertindak balas. (H 2) = 4 mol/l – 1.2 mol/l = 2.8 mol/l;

Dengan sama rata (N 2)= C mula (N 2) – C bertindak balas. (N 2) = 3 mol/l – 0.4 mol/l = 2.6 mol/l;

Dengan sama rata (NH 3) = imej C. (NH 3) = 0.8 mol/l.

Pemalar keseimbangan = .

Contoh 6.2 Kira kepekatan keseimbangan hidrogen, iodin dan hidrogen iodida dalam sistem H 2 + I 2 ⇆ 2 HI, jika diketahui bahawa kepekatan awal H 2 dan I 2 ialah 5 mol/l dan 3 mol/l, masing-masing, dan pemalar keseimbangan ialah 1.

Perlu diingatkan bahawa dalam keadaan masalah ini (masalah jenis 2), keadaan tidak mengatakan apa-apa tentang kepekatan bahan permulaan yang bertindak balas dan produk yang dihasilkan. Oleh itu, apabila menyelesaikan masalah sedemikian, kepekatan beberapa bahan bertindak balas biasanya diambil sebagai x.

Biarkan x mol/l H 2 bertindak balas dengan masa keseimbangan berlaku. Kemudian, seperti berikut daripada persamaan tindak balas, x mol/l I 2 harus bertindak balas, dan 2x mol/l HI harus dibentuk. Kepekatan keseimbangan semua peserta tindak balas adalah seperti berikut:

Dengan sama rata (H 2) = C mohon. (H 2) – C bertindak balas. (H 2) = (5 – x) mol/l;

Dengan sama rata (I 2) = C mula (I 2) – C bertindak balas. (I 2) = (3 – x) mol/l;

Dengan sama rata (HI) = Daripada imej. (HI) = 2x mol/l.

4x 2 = 15 – 8x + x 2

3x 2 + 8x – 15 = 0

x 1 = –3.94 x 2 = 1.27

Hanya punca positif x = 1.27 mempunyai makna fizikal.

Oleh itu, C sama. (H 2) = (5 – x) mol/l = 5 – 1.27 = 3.73 mol/l;

Dengan sama rata (I 2) = (3 – x) mol/l = 3 – 1.27 = 1.73 mol/l;

Dengan sama rata (HI) = 2x mol/l = 2·1.27 = 2.54 mol/l.

Tugasan No. 7

Jadual 7 – Syarat tugasan No. 7

Sambungan jadual 7

Apabila membuat persamaan untuk tindak balas pengurangan pengoksidaan (ORR), adalah perlu untuk menentukan agen penurunan, agen pengoksidaan, dan bilangan elektron yang diberikan dan diterima. Pekali ORR stoikiometri dipilih menggunakan sama ada kaedah keseimbangan elektron atau kaedah keseimbangan ion elektron (yang terakhir ini juga dipanggil kaedah separuh tindak balas). Mari lihat beberapa contoh. Sebagai contoh menyusun persamaan ORR dan memilih pekali stoikiometrik, kami akan menganalisis proses pengoksidaan besi (II) disulfida (pirit) dengan asid nitrik pekat: Pertama sekali, kami akan menentukan produk tindak balas yang mungkin. Asid nitrik ialah agen pengoksidaan yang kuat, jadi ion sulfida boleh dioksidakan sama ada kepada keadaan pengoksidaan maksimum S (H2S04) atau kepada S (SO2), dan Fe - kepada Fe, manakala HN03 boleh dikurangkan kepada NO atau N02 (set produk tertentu ditentukan kepekatan reagen, suhu, dll.). Mari pilih pilihan berikut yang mungkin: H20 akan berada di sebelah kiri atau kanan persamaan, kita belum tahu lagi. Terdapat dua kaedah utama untuk memilih pekali. Mari kita gunakan kaedah keseimbangan elektron-ion dahulu. Intipati kaedah ini adalah dalam dua kenyataan yang sangat mudah dan sangat penting. Pertama, kaedah ini mempertimbangkan peralihan elektron dari satu zarah ke zarah yang lain, semestinya mengambil kira sifat medium (berasid, beralkali atau neutral). Kedua, apabila menyusun persamaan imbangan elektron-ion, hanya zarah-zarah yang benar-benar wujud semasa perjalanan ORR tertentu ditulis - hanya kation atau annon yang benar-benar sedia ada ditulis dalam bentuk ion; Bahan yang kurang diiososiatif, tidak larut, atau dibebaskan dalam bentuk gas ditulis dalam bentuk molekul. Apabila menyusun persamaan untuk proses pengoksidaan dan pengurangan, untuk menyamakan bilangan atom hidrogen dan oksigen, sama ada molekul air dan ion hidrogen (jika medium berasid), atau molekul air dan ion hidroksida (jika medium beralkali) adalah diperkenalkan (bergantung kepada medium). Mari kita pertimbangkan separuh tindak balas pengoksidaan untuk kes kita. Molekul FeS2 (bahan yang kurang larut) ditukarkan kepada ion Fe3+ (nitrat besi (I1) terurai sepenuhnya kepada ion) dan ion S042 sulfat (penceraian H2SO4): Mari kita pertimbangkan separuh tindak balas pengurangan ion nitrat: Kepada samakan oksigen, tambah 2 pada molekul air sebelah kanan, dan ke kiri - 4 ion H+: Untuk menyamakan cas, kita tambah 3 elektron ke sebelah kiri (cas +3): Akhirnya kita ada: Mengurangkan kedua-dua bahagian sebanyak 16H+ dan 8H20, kita mendapat persamaan ion terakhir yang disingkatkan bagi tindak balas redoks: Dengan menambah bilangan ion NOJ nH+ yang sepadan kepada kedua-dua belah persamaan, kita dapati persamaan molekul bagi tindak balas: Sila ambil perhatian bahawa untuk menentukan bilangan elektron yang diberikan dan diterima, kami tidak perlu menentukan keadaan pengoksidaan unsur-unsur. Di samping itu, kami mengambil kira pengaruh persekitaran dan "secara automatik" menentukan bahawa H20 berada di sebelah kanan persamaan. Tidak syak lagi bahawa kaedah ini mempunyai makna kimia yang hebat. Kaedah keseimbangan Emprooigo. Intipati kaedah untuk mencari pekali stoikiometri dalam persamaan ORR ialah penentuan mandatori bagi keadaan pengoksidaan atom unsur-unsur yang mengambil bahagian dalam ORR. Dengan menggunakan pendekatan ini, kita sekali lagi menyamakan tindak balas (11.1) (di atas kita menggunakan kaedah separuh tindak balas kepada tindak balas ini). Proses pengurangan diterangkan secara ringkas: Lebih sukar untuk membuat skema pengoksidaan, kerana dua unsur dioksidakan serentak - Fe dan S. Anda boleh menetapkan keadaan pengoksidaan +2 kepada besi, 1 kepada sulfur dan mengambil kira bahawa untuk satu atom Fe terdapat dua atom S: Anda boleh, walau bagaimanapun, melakukan tanpa menentukan keadaan pengoksidaan dan menulis gambar rajah yang menyerupai rajah (11.2): Bahagian kanan mempunyai cas +15, kiri - 0, jadi FeS2 mesti memberi naik 15 elektron. Kami menulis imbangan am: Kita perlu "memahami" persamaan keseimbangan yang terhasil sedikit lagi - ia menunjukkan bahawa 5 molekul HN03 pergi ke pengoksidaan FeS2 dan 3 lagi molekul HNO diperlukan untuk pembentukan Fe(N03)j: Untuk menyamakan hidrogen dan oksigen, ke bahagian kanan anda perlu menambah 2 molekul H20: Kaedah imbangan elektron-ion adalah lebih universal berbanding kaedah imbangan elektronik dan mempunyai kelebihan yang tidak dapat dinafikan dalam memilih pekali dalam banyak ORR, khususnya, dengan penyertaan sebatian organik, di mana walaupun prosedur untuk menentukan keadaan pengoksidaan adalah sangat kompleks . - Pertimbangkan, sebagai contoh, proses pengoksidaan etilena yang berlaku apabila ia melalui larutan akueus kalium permanganat. Akibatnya, etilena dioksidakan kepada etilena glikol HO - CH2 - CH2 - OH, dan permanganat dikurangkan kepada mangan oksida (TV), sebagai tambahan, seperti yang akan jelas daripada persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk di sebelah kanan. : Selepas membuat pengurangan yang diperlukan bagi istilah yang serupa, kami menulis persamaan dalam bentuk molekul akhir* Pengaruh persekitaran terhadap sifat proses ORR. Contoh yang dianalisis (11.1) - (11.4) jelas menggambarkan "teknik" penggunaan kaedah keseimbangan elektron-ion dalam kes ORR berlaku dalam persekitaran berasid atau beralkali. Sifat persekitaran mempengaruhi perjalanan satu atau lain tindak balas redoks; untuk "merasakan" pengaruh ini, mari kita pertimbangkan tingkah laku agen pengoksidaan yang sama (KMn04) dalam persekitaran yang berbeza. Ion MnO2 mempamerkan aktiviti pengoksidaan yang paling besar dalam persekitaran berasid, mengurangkan ke tahap yang lebih rendah dalam persekitaran neutral , pulih kepada Mn+4(Mn0j), dan minimum - dalam kekuatan serviks, di mana ia telah meningkat kepada (mvnganat-nOn Mn042"). Ini dijelaskan seperti berikut. Asid, apabila disosiasi, membentuk ion histeria ffjO+, yang mempolarisasikan 4" ion MoOG. Mereka melemahkan ikatan mangan dengan oksigen (dengan itu meningkatkan kesan agen penurunan). Dalam persekitaran neutral, kesan polarisasi molekul air adalah jauh lebih rendah. . >"Ion MnO; terpolarisasi lebih kurang. Dalam persekitaran beralkali kuat, ion hidroksida malah menguatkan ikatan Mn-O, akibatnya keberkesanan agen penurunan berkurangan dan MnO^ menerima hanya satu elektron. Contoh kelakuan kalium permanganat dalam persekitaran neutral ditunjukkan melalui tindak balas (11.4). Kami juga memberikan satu contoh tindak balas yang melibatkan KMPOA dalam persekitaran berasid dan beralkali

Apabila mengarang persamaan untuk tindak balas redoks, dua peraturan penting berikut mesti dipatuhi:

Peraturan 1: Dalam mana-mana persamaan ion, pemuliharaan cas mesti dipatuhi. Ini bermakna jumlah semua caj di sebelah kiri persamaan ("kiri") mestilah sama dengan jumlah semua caj di sebelah kanan persamaan ("kanan"). Peraturan ini digunakan untuk mana-mana persamaan ion, baik untuk tindak balas lengkap dan separuh tindak balas.

Caj dari kiri ke kanan

Peraturan 2: Bilangan elektron yang hilang dalam separuh tindak balas oksidatif mestilah sama dengan bilangan elektron yang diperoleh dalam separuh tindak balas pengurangan. Sebagai contoh, dalam contoh pertama yang diberikan pada permulaan bahagian ini (tindak balas antara besi dan ion cuprous terhidrat), bilangan elektron yang hilang dalam separuh tindak balas oksidatif ialah dua:

Oleh itu, bilangan elektron yang diperoleh dalam separuh tindak balas pengurangan juga mestilah sama dengan dua:

Untuk membina persamaan bagi tindak balas redoks lengkap daripada persamaan untuk dua separuh tindak balas, prosedur berikut boleh digunakan:

1. Persamaan bagi setiap dua setengah tindak balas adalah seimbang secara berasingan, dengan bilangan elektron yang sesuai ditambah pada sebelah kiri atau kanan setiap persamaan untuk memenuhi Peraturan 1 di atas.

2. Persamaan kedua-dua separuh tindak balas adalah seimbang antara satu sama lain, supaya bilangan elektron yang hilang dalam satu tindak balas menjadi sama dengan bilangan elektron yang diperoleh dalam separuh tindak balas yang lain, seperti yang dikehendaki oleh Peraturan 2.

3. Persamaan bagi kedua-dua separuh tindak balas dijumlahkan untuk mendapatkan persamaan lengkap bagi tindak balas redoks. Sebagai contoh, dengan menjumlahkan persamaan dua setengah tindak balas di atas dan mengeluarkan dari sisi kiri dan kanan persamaan yang terhasil

bilangan elektron yang sama, kita dapati

Mari kita mengimbangi persamaan separuh tindak balas di bawah dan cipta satu persamaan untuk tindak balas redoks pengoksidaan larutan akueus mana-mana garam ferus kepada garam ferik menggunakan larutan kalium berasid.

Peringkat 1. Mula-mula, kita mengimbangi persamaan setiap dua setengah tindak balas secara berasingan. Untuk persamaan (5) kita ada

Untuk mengimbangi kedua-dua belah persamaan ini, anda perlu menambah lima elektron ke sebelah kiri, atau menolak bilangan elektron yang sama dari sebelah kanan. Selepas ini kita dapat

Ini membolehkan kita menulis persamaan seimbang berikut:

Memandangkan elektron perlu ditambah ke sebelah kiri persamaan, ia menerangkan separuh tindak balas pengurangan.

Untuk persamaan (6) kita boleh menulis

Untuk mengimbangi persamaan ini, anda boleh menambah satu elektron ke sebelah kanan. Kemudian